
2.Распределение суши и водной поверхности на земном шаре
Водное пространство земного шара, занятое океанами и морями, представляет собой единую поверхность, называемую Мировым океаном.
Из 510 млн. км2 всей поверхности земного шара 361,3 млн. км2, или 71%, приходится на Мировой океан и 149 млн. км2, или 29%,- на сушу. Таким образом, площадь поверхности Земли, занятой водами океанов и морей, почти в 2,5 раза превосходит площадь суши.
Мировой океан подразделяется на 4 океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. Внутри каждого океана выделяют моря, заливы, бухты и проливы.
Суша земного шара разделена на 5 огромных массивов - материков или континентов - Евразию, Африку, Австралию, Америку, Антарктиду.
Большая часть суши расположена в северном полушарии, где она занимает 100 млн. км2, или 39%, а в южном полушарии на ее долю приходится всего 49 млн. км2, или 19%, поверхности этого полушария. Площадь поверхности, покрытой водой, в северном полушарии равна 155 млн. км2, или 61%; в южном же полушарии она составляет 206 млн. км2 или 81% (в пределах каждого полушария).
Распределение площадей суши и водного пространства земного шара приводится в табл. 1.
Таблица 1
Распределение суши и водной поверхности на земном шаре
Суша |
Общая площадь с островами, млн. км3 |
Океаны |
Общая площадь зеркала, млн. км' |
Евразия Африка Америка Австралия и Океания Антарктида |
54,0 30,1 42,0 8,9
14,0 |
Тихий Атлантический Индийский Северный Ледовитый |
178,7 91,7 76,2
14,7 |
Вся суша (с островами) |
149,0 |
Мировой океан |
361,3 |
Поверхность суши земного шара по условиям стока воды делится на две части: область внешнего стока и область внутреннего стока. Из 149 млн. км2 площади суши область внешнего стока занимает 119 млн. км2, или 80%, а остальные 30 млн. км3, или 20%, приходятся на область внутреннего стока. Кроме того, главный водораздел суши делит ее на две покатости: первая - со стоком в Атлантический и Северный Ледовитый океан и вторая - со стоком рек в Тихий и Индийский океаны.
С области внешнего стока суши воды поступают непосредственно в океаны или моря, соединенные с Мировым океаном.
Область внутреннего стока или бессточная область суши не имеет стока в океан, вода ее рек поступает в бессточные озера.
3. Круговорот воды на земном шаре.
Вода на земном шаре находится в непрерывном движении, в процессе которого она переходит из одного состояния в другое. В этом вечном движении принимают участие воды океанов и морей, а также воды атмосферы и находящиеся в пределах суши.
Основной причиной круговорота воды является поступление коротковолновой солнечной энергии, поступающей на всю земную поверхность в количестве, равном 56,1·1020 Кдж/ год.
Солнечная энергия обусловливает все гидрологические процессы, происходящие в гидросфере: испарение, осадки, ветры, течения и пр., так и все явления органической и неорганической жизни на земле. Испарение воды и образование облаков, выпадение осадков в виде дождя и снега, таяние ледников и течение рек, высыхание почвы и водоемов, движение воды в подземных водоносных горизонтах представляют собой звенья общего круговорота воды на земном шаре.
Количество воды, испаряющейся в течение года с поверхности земного шара, составляет 577 тыс. км3. Большая часть (502,5 тыс. км3) приходится на Мировой океан и меньшая (74,9 тыс. км3)- на сушу. Для испарения этой огромной массы воды, участвующей в круговороте, требуется около 12,561020 кДж, что равно 22,4% всей достигающей поверхности земли солнечной энергии.
Под влиянием солнечного тепла с поверхности океанов и морей непрерывно испаряется большое количество воды. Эта масса влаги, поднимаясь в атмосферу в виде пара, переносится воздушными течениями за сотни и тысячи километров на материки.
Пары, попадая в атмосферу, при определенных условиях сгущаются (конденсируются), образуя облака, которые дают осадки, выпадающие на земную поверхность в виде дождя, снега, града и т. и. Выпавшие на сушу осадки просачиваются в почву и питают грунтовые воды, стекают по склонам местности, образуя ручьи и реки, а остальная часть их снова испаряется.
Атмосферные осадки, стекающие через реки и подземные потоки в моря и океаны, вновь испаряются с их поверхности; затем происходит перенос водяных паров и снова возвращение их на поверхность суши в виде различного рода осадков и т. д. (рис.1).
Рис. 1. Схема круговорота воды в природе.
1- испарение с океана, моря; 2 - осадки в океан, море; 3 - осадки на поверхности суши; 4 - испарение с поверхности суши; 5 - поверхностный сток в океан, море (бессточное море); 6 -подземный сток в океан, море (бессточное море); 7 - перенос влаги с океана, моря на сушу;. 8 - перенос влаги с суши в океан, море.
Этот непрерывный замкнутый процесс обмена влагой между атмосферой и земной поверхностью называется круговоротом воды в природе. Отмечают два вида круговорота воды:
малый или океанический, круговорот, когда испарившаяся с поверхности океанов и морей влага не переносится на сушу, а, поднявшись вверх, конденсируется и возвращается непосредственно в моря и океаны в виде атмосферных осадков;
большой круговорот - это процесс перемещения воздушными течениями на материки водяных паров, не выпавших в виде осадков в океаны и моря; выпадающие на поверхности суши атмосферные осадки затем снова поступают в моря и океаны в виде стока рек.
Большой круговорот включает местный, или внутриматериковый влагооборот, происходящий непосредственно на суше, когда часть выпавших осадков испаряется и снова конденсируется (превращается в облака), затем опять выпадает в виде дождя или снега на поверхность земли. Эта влага, прежде чем вернуться в океан, совершает несколько оборотов, снабжая влагой территории, далеко отстоящие от океана.
Продвижение влаги внутрь материка можно проследить на примере Европейской территории России, Западной Сибири и южной части Казахстана, представляющих в климатическом отношении нечто целое. Весь этот район обеспечивается влагой, поступающей со стороны Атлантического океана и Балтийского моря. Западные и северо-западные ветры переносят водяные пары на юго-восток - в Нижнее Поволжье, Казахстан и на восток - в Западную Сибирь, причем чем дальше в глубь материка, тем меньше остается влаги в воздушном потоке. Некоторое пополнение влаги происходит за счет испарения с поверхности суши, где основная роль принадлежит лесу и земледельческим культурам, испаряющим в период вегетации сравнительно большое количество влаги. Водоемы суши (реки и озера) большой роли во внутриматериковом влагообороте не играют, так как они имеют незначительную общую площадь по сравнению с материком. Итак, поступление влаги в климатически «замкнутую» часть материка зависит от подачи влаги с океанов и морей и распределения этой влаги внутри самого материка под воздействием тех или иных метеорологических факторов, а также от распространения растительного покрова и наличия водоемов.
Круговорот воды в пределах бессточных областей суши является относительно самостоятельным, хотя и связанным с общим влагооборотом на земном шаре. Количество воды, участвующей в круговороте в пределах бессточных областей, составляет всего 8900 км3/год.
Незначительный влагообмен бессточных областей суши с Мировым океаном объясняется тем, что вода с бессточных областей попадает в него не путем непосредственного стока реками, а в результате переноса влаги в парообразном состоянии воздушными течениями в периферические области суши или непосредственно на моря и океаны.
Многолетние наблюдения за уровнем воды Мирового океана и стоком рек показали, что существенных изменений в их состоянии не произошло. Поэтому можно полагать, что между переносом влаги с океанов и морей на сушу и количеством воды, стекающей с поверхности суши в моря и океаны, имеется некоторое равновесие. А это означает, что чем больше испарившейся влаги, будет перенесено с океанов и морей на сушу, тем больше воды принесут реки в моря и океаны.
Таким образом, исходя из предположения, что в среднем для многолетнего периода ежегодная убыль воды из океанов и морей вследствие переноса испарившейся влаги на сушу покрывается прибылью воды, приносимой реками и подземным стоком, составим следующие два уравнения, выражающие условия равенства прихода и расхода воды: для океанов и морей
Z0 = X0 + Y0, (3.1)
для суши
Zc = Xc-Yс (3.2)
где Z0 - среднее годовое количество воды, испаряющейся с поверхности океанов и морей; Zc - среднее годовое количество воды, испаряющейся с поверхности суши; Х0 - среднее годовое количество осадков, выпадающих на поверхность океанов и морей; Хс - среднее годовое количество осадков, выпадающих на поверхность суши; Yс - средний годовой сток рек с поверхности суши.
Из уравнений следует, что: 1) с океанов и морей в среднем ежегодно испаряется количество воды, равное количеству выпадающих на них осадков плюс речной сток; 2) с суши в среднем ежегодно испаряется количество воды, равное количеству выпадающих на ее поверхность осадков минус речной сток.
Далее, сложив уравнения, получим общее уравнение водного баланса для всего земного шара
Z0 + ZC = X0 + XC, (3.3)
т. е. испарение воды с поверхности океанов, морей и суши равно сумме осадков, выпавших на их поверхность.
Обозначим: Z0 - количество воды, испаряемой океанами, морями и переносимой ветрами на сушу; Zc- количество воды, испаряемой сушей и переносимой ветрами на моря и океаны. Напишем зависимость
Y = Z0- Zc, (3.4)
т. е. средний годовой речной сток в океаны и моря равен разности количества воды, переносимой с океанов и морей на сушу и с суши на моря и океаны.
Величины, входящие в уравнение водного баланса формул (3.1) - (3.4), обычно выражаются в миллиметрах слоя или объемах воды (м3, км3).
Представления о количестве воды, участвующей в круговороте, дают сведения об элементах водного баланса земного шара, рассчитанные специалистами ГГИ (табл. 2).
Данные табл. 2 показывают, что годовой объем осадков для всего земного шара составляет 577 тыс. км3, или 1130 мм слоя, что численно равно испарению. Годовой объем осадков на континентах 119 тыс. км3, или 800 мм, объем осадков на океанах и морях 458 тыс. км3, или 1270 мм в год. Как видно, слой осадков на суше в полтора раза, а объем осадков примерно в 4 раза меньше, чем на океанах и морях. Объем суммарного речного стока в Мировой океан составляет 44,2 тыс. км3, или 370 мм в год.
Таблица 2
Водный баланс земного шара
Поверхность |
Площадь, млн. км'2 |
Элементы водного баланса |
Годовой объем, тыс. км2 |
Годовой слой, мм |
Весь земной шар |
510 |
Осадки Испарение |
577 577 |
1130 1130 |
Мировой океан |
361 |
Осадки Приток речных вод Испарение |
458 44,2 502,5 |
1270 122 1392 |
Суша область внешнего стока |
119 |
Осадки Речной сток Испарение |
110 44,2 66,0 |
924 370 554 |
Область внутреннего стока |
30 |
Осадки Испарение |
8,9 8,9 |
300 300 |
Вся суша |
149 |
Осадки Испарение Сток |
119 74,9 44,2 |
800 500 300 |
Примечание. Значения составляющих элементов водного баланса в объемах округлены.